Материал: 808

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

14. Стандартные электродные потенциалы серебра и никеля равны соответственно + 0,80 В; - 0,23 В. Какой металл является катодом, если цепь гальванического элемента составлена из серебряного и никелевого электродов?

1)никель;

2)серебро;

3)оба металла.

15. Стандартные электродные потенциалы никеля и цинка равны соответственно - 0,23 В; - 0,76 В. Какой металл является источником электронов, если цепь гальванического элемента составлена двумя электродами: никелевым и цинковым?

1)никель;

2)цинк;

3)оба металла.

16.Стандартные электродные потенциалы железа и алюминия равны соответственно - 0,44 В; - 1,66 В. Какой процесс протекает на алюминиевом электроде, если цепь гальванического элемента образована двумя электродами: алюминиевым и железным?

1)окисление;

2)восстановление;

3)окисление и восстановление.

17.Стандартные электродные потенциалы меди и цинка равны соответственно + 0,34 В; - 0,76 В. Гальваническая цепь составлена двумя электродами: цинковым и медным. Какой процесс протекает на медном электроде?

1)окисление;

2)восстановление;

3)оба процесса.

18.Какая токообразующая реакция протекает в данном гальваниче-

ском элементе Zn | ZnSO4 || CuSO4 | Cu ?

1)Cu0 + Cu+2 → Zn+2 + Zn0;

2)Cu0 + Zn+2 → Zn0 + Cu+2;

3)Zn0 + Cu+2 → Zn+2 +Cu0;

4)Cu0 + Zn0 → Cu+2 +Zn+2.

46

19.Какая цепь гальванического элемента составлена правильно?

1)Pb | Pb(NO3)2 || Fe | Fe(NO3)2;

2)Fe | Fe(NO3)2 || Pb(NO3)2 | Pb;

3)Pb(NO3)2 | Pb || Fe | Fe(NO3)2.

20.Какая токообразующая реакция протекает в данном гальваниче-

ском элементе Al | Al2(SO4)3 || FeSO4| Fe ?

1)2Al0 + 2Al+3 → 3Fe+2 + 3Fe0;

2)2Al0 + Fe0 → 2Al+3 + 3Fe+2;

3)2Al0 +3Fe+2 → 2Al+3 + 3Fe0.

21.Электродные потенциалы алюминия, цинка и золота равны соответственно - 1,70 В; - 0,76 В; + 1,50 В. Какой металл более активен?

1)золото;

2)алюминий;

3)цинк.

22.Электродные потенциалы магния, цинка и меди равны соответственно - 2,37 В; - 0,76 В; + 0,34 В. Какие металлы могут быть анодами в гальванических элементах?

1)Cu;

2)Zn;

3)Mg;

4)Mg и Zn.

23.Составлена схема гальванического элемента

Mg | MgSO4 || ZnSO4 | Zn. Какой процесс протекает на аноде?

1)Zn0 - 2e- Zn+2;

2)Mg0 - 2e- Mg+2;

3)Mg+2 +2e- Mg0;

4)Zn+2 +2e- Zn0.

24.Какая токообразующая реакция протекает в данном гальваниче-

ском элементе Zn | ZnSO4 || CuSO4 | Cu ?

1)Cu + ZnSO4 → CuSO4 + Zn;

2)Zn + Cu → ZnSO4 + CuSO4;

3)Zn + CuSO4 → ZnSO4 + Cu.

25.Какой процесс протекает на катоде в данном гальваническом эле-

менте Ni | NiSO4 || CuSO4 | Cu ?

47

1)Cu0- 2e- Cu+2;

2)Cu+2+ 2e- Cu0;

3)Ni0- 2e- Ni+2;

4)Ni+2+ 2e- Ni0.

Ответы на тест:

Номер

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

вопроса

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вариант

2

2

2

2

2

2

2

3

2

3

3

ответа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Номер

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

вопроса

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вариант

1

1

2

2

1

2

3

2

3

2

4

ответа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Номер

23

24

25

 

 

 

 

 

 

 

 

вопроса

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вариант

2

3

2

 

 

 

 

 

 

 

 

ответа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЭЛЕКТРОЛИЗ

Электролизом называются окислительно-восстановительные реакции, протекающие на электродах при прохождении постоянного электрического тока через раствор электролита или через его расплав.

Электрод, соединенный с отрицательным полюсом источника тока, называется катодом. На катоде происходит процесс восстановления.

Электрод, соединенный с положительным полюсом источника тока, называется анодом. На аноде происходит процесс окисления.

Таким образом, в процессах электролиза электрическая энергия переходит в химическую энергию. На характер и течение электродных процессов при электролизе большое влияние оказывают: состав электролита, растворитель, материал электродов, режим электролиза (напряжение, плотность тока, температура и др.).

Электролиз может происходить не при любой разности потенциалов (напряжении), а при вполне определенной, называемой потенциалом разложения Еразл. Потенциал разложения – это наименьшее напряжение, при котором начинается электролиз данного соединения.

48

Следует различать электролиз расплавленных электролитов и их растворов (с участием воды).

Электролиз расплава электролитов

В процессе электролиза расплава солей участвуют только ионы этой соли.

Рассмотрим электролиз расплава хлорида натрия NaC1. В расплаве хлорид натрия диссоциирует на катионы натрия и анионы хлора: NaC1 ↔ Na+ + C1-. При пропускании постоянного тока ионы Na+

движутся к катоду, на

котором происходит их восстановление:

Na+ + e- → Na0. Ионы C1-

движутся к аноду, где окисляются до хлора

C1- - e- →1/2C120 . В результате расплав разлагается на металлический натрий и газообразный хлор.

Рассмотрим электролиз расплава гидроксида натрия NaOH. Гидроксид натрия в расплаве диссоциирует на ионы натрия и гидроксидионы: NaOH ↔ Na+ + OH-. В расплаве ионы Na+ идут к катоду, где выделяется металлический натрий. На аноде происходит окисление

анионов ОН- с образованием воды и кислорода. 4ОН- - 4е- → 2H2 O + O2↑.

При электролизе расплава сульфата натрия Na2SО4 в результате диссоциации образуются катионы натрия и анионы сульфат-ионы: Na2SО4 ↔ 2Na+ + SO42-. На катоде происходит восстановление ионов 2Na+ (как в первых двух случаях), а на аноде происходит окисление

ионов SO42- с образованием оксида серы (VI) SO3 и кислорода: 2SO42- - 4e- → 2SO3↑ + O2↑.

В расплавах при разряжении кислотных остатков кислородосодержащих кислотобразуютсякислороди устойчивыйоксидсоответствующегоэлемента.

Электролиз водного раствора электролита

При электролизе водного раствора электролита присутствуют несколько видов катионов и анионов. Например, в водных растворах солей кроме анионов и катионов электролита всегда имеются молекулы воды.

Так как на катоде идет реакция восстановления, т.е. прием электронов окислителем, то в первую очередь должны реагировать наиболее сильные окислители. Характер катодных реакций при электролизе водных растворов определяется положением катиона в ряду стан-

49

дартных электродных потенциалов. Чем более отрицателен электродный потенциал металла, тем более характерным является ионное состояние его соединений и тем труднее идет восстановление его ионов на катоде. И наоборот, чем положительнее электродный потенциал металла, тем легче идет восстановление его ионов на катоде.

Рассматривая катодное восстановление, нужно учитывать величину потенциала процесса восстановления ионов водорода.

В случае нейтральных растворов [Н+] = 10-7 (рН = 7) электродный потенциал ионов водорода равен - 0,41 В.

φ = φ° + 0,059 lg[H+] = φ° - 0,059 7 = - 0,41 В.

При электролизе водного раствора электролита возможны три вида реакций, протекающих на катоде:

1) электродный потенциал металла более положителен, чем

- 0,41 В, его ионы практически полностью восстанавливаются на катоде (например, ионы Cu2+, Ag+, Hg2+ и т.д.);

2)ионы металлов, потенциалы которых намного ниже - 0,41 В, на катоде не восстанавливаются. К ним относятся ионы щелочных, ще- лочно-земельных металлов, алюминия и других, стоящих в ряду стандартных электродных потенциалов левее алюминия. В этом случае на

катоде идет восстановление воды с выделением газообразного водо-

рода по уравнению 2H2O + 2e- → H2 + 2OH-.

Накапливаются ионы OH-, среда становится щелочной. Потенциал восстановления водорода в щелочной среде равен - 0,83В.

φ= φ° + 0,059 lg[H+] = 0 - 0,059 14 = - 0,83 В;

3)ионы металлов, потенциалы которые относительно мало отличаются от потенциала - 0,83 В. На катоде одновременно восстанавливаются ионы металла и вода до образования водорода. К ним относятся ионы металлов, находящихся в ряду стандартных электродных потенциалов между алюминием и водородом.

Анодные процессы протекают на инертном и активном анодах. Инертным называется анод, материал которого не претерпевает окисления при электролизе. В качестве материалов для инертных анодов применяют графит, уголь, платину. Активным называется анод, материал которого может окисляться при электролизе.

На инертном аноде при электролизе кислородсодержащих кислот, их солей, а также фтороводородной кислоты и ее солей происходит

электрохимическое окисление воды с выделением кислорода. Уравнение имеет вид 2H2O - 4e- → O2 + 4H+.

50

Источник: https://studfile.net/preview/16406865/